一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法技术

一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法，涉及谐波检测领域。本发明专利技术是为了解决现有的在电网畸变情况，由于地磁干扰或电网故障等的原因，电网中会出现直流偏置，导致谐波检测装置在直流偏置情况下检测精度低的问题。所述利用三阶广义积分环节生成的正交信号，v1(t)与v2(t)-v3(t)项消除输入信号中的直流分量对频率锁定环节的影响。将e(t)-v3(t)和v2(t)-v3(t)作为FLL的输入信号，通过频率锁定环节FLL获得系统输入信号的基波角频率ωo，消除了直流偏置对角频率ωo的影响，实现了角频率稳定输出，进而获得各次谐波频率nωo。采用多个三阶广义积分器，将得到的各次谐波频率nωo作为三阶广义积分积分环节的实际角频率ω给定值，使各次谐波实现带通输出。它用于检测各次谐波电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于存在直流偏置的畸变电网的谐波检测方法。
技术介绍
近年来，作为集中式发电的有效补充，分布式发电技术及其系统已日趋成熟。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降，分布式发电正得到越来越广泛的应用。同时，谐波及其引起的谐振问题受到越来越多的人关注。分布式能源发电采用的并网逆变器属于电力电子设备，现如今越来越多电力电子设备的应用，会对配电网注入大量谐波，造成了日益严重的谐波污染。相比于传统电网，微网和主动配电网系统的谐波现象呈现出新的特点。为解决逆变器并网带来的谐波问题，需要在并网逆变器与电网之间加设滤波装置。传统的LCL滤波器对于高频谐波电流表现出很大阻抗，但对于某些特定频次的谐波表现的阻抗很小，这些特定频次的谐波电流不但不会被抑制，反而会被LCL滤波器放大。传统无源阻尼方法，如在LCL滤波器电容支路串联阻尼电阻，增加了滤波器在谐振频率处的阻尼。但引入的无源阻尼电阻带来了额外损耗，引起变换器发热。近年来，相关学者提出有源阻尼的方法，通过控制算法来增加系统的阻尼，电路中不增加耗能元件，不存在阻尼损耗问题。谐波检测是有源阻尼应用中非常重要的一环，在畸变电网下，谐波检测的精度直接影响有源阻尼器的作用效果。目前对广义谐波电流的检测方法都是以瞬时无功理论为基础，但由于多个滤波器的引入，会引起相位滞后的问题，且瞬时功率理论检测谐波在实际应用中存在无法限幅及带宽过宽等现实问题。因而选择性补偿策略更为适宜。选择性补偿策略是相对于全补偿策略而言的。实际应用的有源滤波器或有源阻尼器通常采用选择性补偿策略，原因如下：(1)有源滤波器或有源阻尼器作为一种有源装置，其带宽是有限的。随着谐波次数的提高，性能随之下降。通过大量的实践证明，对于20次以上的谐波在实际配电网中含量是很少的，一般不予以考虑。(2)采用全补偿策略的有源滤波器无法准确对发出电流的成分限幅，它只能将电流参考的最大值进行限制，造成新的谐波的引入。而选择性补偿策略可以精确对无功及各次谐波电流的有效值进行限幅，同时不引入新的谐波成分。(3)实际配电网存在一些固有谐振点，有源阻尼器可以通过选择性在系统固有谐振点处增加等效阻尼，增强系统稳定性。有源阻尼器要实现选择性阻尼的功能，就需要进行敏感次谐波单独提取。在电网畸变情况，由于地磁干扰或电网故障等的原因，电网中会出现直流偏置，这就要求谐波检测装置在直流偏置情况下仍然可以实现高精度检测。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的在电网畸变情况，由于地磁干扰或电网故障等的原因，电网中会出现直流偏置，导致谐波检测装置在直流偏置情况下检测精度低的问题。现提供一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法。一种用于克服电网直流偏置谐波检测方法，它包括以下步骤：步骤一、根据电网系统中所有元件和设备的谐波特性建立网络模型，根据网络模型确定电网中易发生谐振的位置，与谐振敏感元件位置，取该位置处电压信号为vin，采用多三阶广义积分系统检测电网中的各次谐波；步骤二、将步骤一中的谐振敏感元件位置处的电压信号vin作为输入信号vin与各次谐波作差，作差后的信号和频率锁定环节输出信号的基波角频率ωo作为三阶广义积分频率自适应环节的输入信号，三阶广义积分频率自适应环节的输出信号分别为v1(t)、v2(t)、v3(t)和实际输出的偏差信号e(t)；步骤三、将e(t)-v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值e的输入信号，将v2(t)-v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值vq的输入信号，通过三阶广义积分频率自适应环节获得系统输出信号的基波角频率ωo，从而消除了直流偏置对基波角频率ωo的影响，实现基波角频率稳定输出，将基波角频率ωo乘上n，得到n次谐波频率nωo，其中n为总谐波次数；步骤四、采用多个三阶广义积分器，将得到的n次谐波频率nωo作为三阶广义积分环节的实际角频率ω的给定值，使各次谐波实现带通输出，从而消除直流偏置的影响，实现在直流偏置的畸变电网下检测各次谐波电流。本专利技术的有益效果为：实现在存在直流偏置的畸变电网下的准确谐波检测。利用三阶广义积分环节生成的正交信号，v1(t)与v2(t)-v3(t)项消除输入信号中的直流分量对频率锁定环节的影响。将e(t)-v3(t)和v2(t)-v3(t)作为FLL的输入信号，通过频率锁定环节FLL获得系统输入信号的基波角频率ωo，消除了直流偏置对角频率ωo的影响，实现了角频率稳定输出，进而获得各次谐波频率nωo。采用多个三阶广义积分器，将得到的各次谐波频率nωo作为三阶广义积分积分环节的频率给定，使各次谐波实现带通输出，消除直流偏置的影响。使得检测精度提高了4倍以上。附图说明图1是多三阶广义积分谐波检测结构图；图2是三阶广义积分结构图；图3是三阶广义积分频率自适应环节结构图；图4是多三阶广义积分谐波检测系统频率响应曲线图；图5是畸变电网下多二阶广义积分谐波检测系统输出角频率响应曲线图；图6是畸变电网下多三阶广义积分谐波检测系统输出角频率响应曲线图；图7是畸变电网下基波检测结果曲线图；图8是畸变电网下各次谐波检测结果曲线图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1至图8具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法，它包括以下步骤：步骤一、根据电网系统中所有元件和设备的谐波特性建立网络模型，根据网络模型确定电网中易发生谐振的位置，与谐振敏感元件位置，取该位置处电压信号为vin，采用多三阶广义积分系统检测电网中的各次谐波；步骤二、将步骤一中的谐振敏感元件位置处的电压信号为vin作为输入信号vin与各次谐波作差，作差后的信号和频率锁定环节输出信号的基波角频率ωo作为三阶广义积分频率自适应环节的输入信号，三阶广义积分频率自适应环节的输出信号分别为v1(t)、v2(t)、v3(t)和实际输出的偏差信号e(t)；步骤三、将e(t)-v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值e的输入信号，将v2(t)-v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值vq的输入信号，通过三阶广义积分频率自适应环节获得系统输出信号的基波角频率ωo，从而消除了直流偏置对基波角频率ωo的影响，实现基波角频率稳定输出，将基波角频率ωo乘上n，得到n次谐波频率nωo，其中n为总谐波次数；步骤四、采用多个三阶广义积分器，将得到的n次谐波频率nωo作为三阶广义积分环节的实际角频率ω的给定值，使各次谐波实现带通输出，从而消除直流偏置的影响，实现<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一、根据电网系统中所有元件和设备的谐波特性建立网络模型，根据网络模型确定电网中易发生谐振的位置，与谐振敏感元件位置，取该位置处电压信号为vin，采用多三阶广义积分系统检测电网中的各次谐波；步骤二、将步骤一中的谐振敏感元件位置处的电压信号vin作为输入信号vin与各次谐波作差，作差后的信号和频率锁定环节输出信号的基波角频率ωo作为三阶广义积分频率自适应环节的输入信号，三阶广义积分频率自适应环节的输出信号分别为v1(t)、v2(t)、v3(t)和实际输出的偏差信号e(t)；步骤三、将e(t)‑v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值e的输入信号，将v2(t)‑v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值vq的输入信号，通过三阶广义积分频率自适应环节获得系统输出信号的基波角频率ωo，从而消除了直流偏置对基波角频率ωo的影响，实现基波角频率稳定输出，将基波角频率ωo乘上n，得到n次谐波频率nωo，其中，n为总谐波次数；步骤四、采用多个三阶广义积分器，将得到的n次谐波频率nωo作为三阶广义积分环节的实际角频率ω的给定值，使各次谐波实现带通输出，从而消除直流偏置的影响，实现在直流偏置的畸变电网下检测各次谐波电流。...

【技术特征摘要】
1.一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一、根据电网系统中所有元件和设备的谐波特性建立网络模型，根据网络模型确
定电网中易发生谐振的位置，与谐振敏感元件位置，取该位置处电压信号为vin，采用多三
阶广义积分系统检测电网中的各次谐波；
步骤二、将步骤一中的谐振敏感元件位置处的电压信号vin作为输入信号vin与各次谐波
作差，作差后的信号和频率锁定环节输出信号的基波角频率ωo作为三阶广义
积分频率自适应环节的输入信号，三阶广义积分频率自适应环节的输出信号分别为v1(t)、
v2(t)、v3(t)和实际输出的偏差信号e(t)；
步骤三、将e(t)-v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值e的输入信号，将
v2(t)-v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节中输入值vq的输入信号，通过三阶广义积分
频率自适应环节获得系统输出信号的基波角频率ωo，从而消除了直流偏置对基波角频率ωo的影响，实现基波角频率稳定输出，将基波角频率ωo乘上n，得到n次谐波频率nωo，其
中，n为总谐波次数；
步骤四、采用多个三阶广义积分器，将得到的n次谐波频率nωo作为三阶广义积分环
节的实际角频率ω的给定值，使各次谐波实现带通输出，从而消除直流偏置的影响，实现
在直流偏置的畸变电网下检测各次谐波电流。
2.根据权利要求1所述的一种用于克服电网直流偏置的谐波检测方法，其特征在于，
三阶广义积分环节的输入信号有给定信号vin(t)和基波角频率ωo，输出信号分别为v1(t)、
v2(t)和v3(t)，输出信号与输入信号的闭环传递函数为：
V1(s)=v1(s)vin(s)=2ξωoss2+2ξωos+ωo2,]]>V2(s)=v2(s)vin(s)=2ξωo2s2+2ξωos+ωo2,]]>V3(s)=v3(s)vin(s)=2ξωo(s2+ωo2)(s+ωo)(s2+2ξωos+ωo2),]]>式中，ξ是系统阻尼系数，s为复变量，vin(s)、v1(s)、v2(s)和v3(s)分别为信号vin(t)、
v1(t)、v2(t)和v3(t)的拉普拉斯变换。
3.根据权利要求1所述的一种用于克服直流偏置的谐波检测方法，其特征在于，将
e(t)-v3(t)和v2(t)-v3(t)作为三阶广义积分频率自适应环节的输入信号，两输入信号
...

【专利技术属性】
技术研发人员：武健，张彩红，王蕊，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23